V055 - Asco

INFORMAÇÕES TÉCNICAS
Aplicações
água quente e vapor
A
O QUE É O VAPOR?
Como qualquer outro elemento, a água pode
existir em estado sólido (gelo), líquido (água) e
estado gasoso (vapor). Neste capítulo, serão
estudados os estados líquido e gasoso e a passagem de um para o outro.
No caso de fornecimento de energia térmica
à água, a sua temperatura aumenta até atingir
um certo valor para além do qual a água não
pode permanecer mais em estado líquido.
Nomeia-se o ponto de "saturação". Se continuar
a fornecer energia, uma parte da água entra
em ebulição e transforma-se em vapor. Uma
quantidade relativamente significativa de energia
é necessária a esta evaporação. Durante a
passagem do estado líquido ao estado gasoso,
a água e o vapor estão à mesma temperatura.
Contrariamente, quando a energia armazenada
pelo vapor é liberada, produz-se um fenómeno
de condensação, ou seja, formação de água à
mesma temperatura que o vapor.
PORQUÊ O VAPOR?
FORMAÇÃO DO VAPOR
Para explicar a formação do vapor, consideramos ideal a seguinte experiência fictícia
(Fig. 1):
Envolve-se um cilindro, fechado na extremidade inferior, numa matéria isolante a 100
%, para evitar toda a perda de calor. Verte-se
neste recipiente 1 kg de água à temperatura
de gelo que derrete (0°C). Utilizará este valor
como ponto de referência na nossa experiência
decidindo que a quantidade de calor da água a
esta temperatura, ou entalpia, é igual a zero.
Se se apresentar a água a uma fonte de calor,
a sua temperatura aumenta até atingir 100°C (a
extremidade superior do cilindro está aberta para
que só a pressão atmosférica seja exercida sobre
a água). Se se continuar a acrescentar entalpia
para além desta temperatura, a água não pode
permanecer sob a sua forma líquida e entra em
ebulição para se transformar em vapor.
A entalpia total de cada quilograma de água
líquida em ponto de ebulição, é designada de
"entalpia específica de água saturada". É representada pelo símbolo "hf". A entalpia suplementar
necessária para transformar cada quilograma
de água em vapor é designada "entalpia específica de evaporação". É representada pelo
símbolo "hfg".
A entalpia total de cada quilograma de vapor é
por conseguinte a soma destas duas entalpias.
É designada "entalpia específica do vapor",
representada pelo símbolo "hg". O resultado:
hg = hf + hfg.
Uma vez que toda a entalpia específica da
evaporação (hfg) foi acrescentada ao quilograma
de água no nosso cilindro, toda a água será transformada em vapor na pressão atmosférica.
O volume deste vapor será claramente superior
ao da água líquida (1600 vezes mais). Com efeito,
ao estado líquido, as moléculas de água muito
aproximadas umas das outras em estado gasoso.
Pode considerar-se que a evaporação é devido
ao fornecimento de energia a cada molécula,
suficiente para quebrar as ligações entre estas
moléculas, o que lhes permite passar do estado
líquido no cilindro ao estado gasoso.
Encarem a situação seguinte: se a pressão
exercida sobre o líquido aumenta, as moléculas
terão mais dificuldades para se libertarem. Será
necessário por conseguinte fornecer-lhes mais
energia de modo que possam quebrar as suas
ligações e passar ao estado gasoso. Isto significa
que a temperatura da água excederá claramente
os 100°C antes de entrar em ebulição.
É exactamente o que se produz na prática.
Se o nosso cilindro imaginário for equipado de
um pistão sem fricção e se se colocasse uma
massa sobre o pistão para exercer uma pressão
sobre a água, poderia aumentar-se a temperatura
para além dos 100°C antes que a evaporação
seja produzida. No entanto, para uma dada
pressão, existe uma temperatura para além
da qual a água não pode mais permanecer em
estado líquido. Para qualquer entalpia superior
à "entalpia específica de água saturada", uma
parte do líquido evapora-se.
Contrariamente, se a pressão exercida sobre a
água é inferior à pressão atmosférica normal, as
moléculas poderão libertar-se mais facilmente. A
quantidade de energia que lhes é necessária é
mais reduzida: assim a temperatura de ebulição
e "a entalpia da água saturada" correspondente
são reduzidas.
Peso
Fornecimento de
energia
Pistão
1 kg de água
Termómetro
fig. 1
ralmente o quilojoule (kJ).
Entalpia específica
É a entalpia (energia total) de uma massa
unitária (1 kg). A unidade corrente utilizada é
o kJ/kg.
Capacidade calorífica específica
É a unidade utilizada para medir a capacidade de uma substância a absorver o calor.
Corresponde à quantidade de energia (joules)
necessária para aumentar 1 kg de 1 K (Kelvin).
A capacidade calorífica específica exprime-se
em kJ/kgK.
A água tem uma capacidade calorífica específica de 4,186 kJ/kgK. Isto significa que
um aumento de entalpia de 4,186 kJ elevará a
temperatura de 1 kg de água de 1 K.
DEFINIÇÕES
Entalpia
Termo que caracteriza a energia total de um
fluido como a água ou o vapor, adquirido segundo
a sua pressão e a sua temperatura a um dado
momento e em condições precisas.
A unidade de medida da energia é o joule
(símbolo: J). Já que um joule representa uma
pequena quantidade de energia, utiliza-se ge-
00099PT-2005/R01
É no momento da revolução industrial que se
começa a utilizar o vapor na transferência de
energia. Após ter servido para a cozedura dos
alimentos, a sua utilização rapidamente tem-se
estendido ao conjunto das aplicações industriais
que necessitem do calor.
O vapor é obtido pela evaporação da água,
produto barato e abundante na maior parte das
regiões do mundo. Pode ser ajustada muito
precisamente a sua temperatura alterando a
sua pressão, com a ajuda de electroválvulas
ou válvulas, por exemplo. A relação energia
veiculada/peso é particularmente interessante,
e na fase de condensação de vapor, obtém um
fluxo de energia substancial (para o elemento
aquecido). É a razão pela qual uma instalação que
utilize este calor pode ter dimensões modestas.
Todos os folhetos disponíveis em: www.ascojoucomatic.com
V055-1
Aplicações água quente e vapor - INFORMAÇÕES TÉCNICAS
Pressão absoluta e pressão relativa
PRESSÃO EXERCIDA PELO VAPOR
TIPOS DE VAPOR
O estado teórico do vácuo perfeito da pressão nula é o "zero absoluto". É por isso que a
pressão absoluta é a pressão em relação ao
zero absoluto.
Por exemplo, a pressão exercida pela atmosfera é de 1,013 bar abs. ao nível do mar. A
pressão relativa é a pressão indicada sobre um
manómetro standard do qual pode equipar-se
um circuito de vapor. Já que a pressão relativa
correspondente à sobrepressão em relação à
pressão atmosférica, o zero que consta no quadrante de um manómetro deste tipo equivalerá
cerca de 1,013 bar abs.
Assim uma pressão de 3 bar abs. representará
1,987 bar mais 1,013 bar absoluto de pressão
atmosférica.
Já mencionámos o termo "pressão atmosférica".
Trata-se muito simplesmente da pressão exercida
pela atmosfera da terra sobre qualquer objecto
e em qualquer direcção. A unidade de pressão
é o bar (1 bar = 100 kPa). Quando a água ferve
a 100°C, a pressão exercida pela atmosfera é
de 1,01325 bar. Este valor está tão próximo de
1 que se tem o hábito de dizer que a pressão
atmosférica é igual a 1 bar. Esta aproximação é
conveniente a quase todas as aplicações.
Retornemos ao nosso cilindro equipado do
pistão sem fricções (Figura n° 1). Quando se
aquece a água no cilindro até à produção de
vapor, o vapor acumula-se sob o pistão até que
a sua pressão e a da água equilibram a pressão
exercida pelo peso do pistão. Se o vapor continua
a formar-se, exercerá uma pressão suplementar
sobre o pistão e o empurrará para o cilindro, a
pressão permanece constante. Se se pudesse
acrescentar água no cilindro, manter-se-ia o nível
de água diminuindo simultaneamente o vapor, o
que faria subir ainda mais o pistão.
Já constatámos que se o cilindro ou a caldeira
funcionam a uma pressão superior à pressão
atmosférica, a temperatura da água saturada e
do vapor excederá 100°C. Se a pressão é de 10
bar abs., a temperatura da água saturada será
de 180°C. Para poder atingir esta temperatura,
é necessário que a água receba uma "entalpia
de água saturada" mais forte. Por outro lado,
quanto mais a pressão aumenta, mais a entalpia
de evaporação necessária para transformar a
água saturada em vapor diminui.
Quando a pressão é elevada, as moléculas de
vapor estão mais aproximadas e necessitam de
menos energia para se libertar da água líquida
(têm já um forte nível de energia).
(Com efeito, de pressão muito elevada —ou
seja acima de 221 bar — o nível de energia das
moléculas de vapor é exactamente o mesmo
que o das moléculas de água e a entalpia de
evaporação torna-se nula).
Vapor seco e vapor húmido
Entalpia da água saturada
Suponham agora que a água alimenta
uma caldeira à pressão atmosférica e a uma
temperatura de 10°C e suponhem que a água
entra em ebulição a 100°C. Como já vimos
anteriormente, é necessário 4,186 kJ para
aumentar de 1°C a temperatura de cada kg de
água. Se se desejar fazer passar a temperatura
de cada kg de água contida na caldeira de
10°C a 100°C (ou seja um aumento de 90°C), é
necessário aumentar a entalpia de 90 x 4,186 =
376,74 kJ. Se a caldeira contem 10 000 kg de
água (seja 10 000 litros), o aumento de entalpia
para conduzir esta água ao ponto de ebulição será
376,74 kJ/kg x 10 000 kg = 3 767 400 kJ.
Não esquecer que esta figura não representa
a entalpia de água saturada, mas apenas o
aumento de entalpia necessário para fazer passar
a temperatura de 10 °C a 100 °C. A origem que
figura nos quadros de vapor é água a 0°C, o
que, no nosso exemplo, corresponde a uma
quantidade de calor igual a zero (se medida do
zero absoluto a -273°C, a quantidade de calor
absoluto, será claramente considerável).
A entalpia de água saturada a 100°C será
então 100 x 4,186 = 418,6 kJ.
Entalpia de evaporação
Suponha agora que todo o vapor formado
na caldeira pode escapar livremente na atmosfera. Quando a água atinge 100°C, a troca de
calor entre a fonte de calor e água continua,
mas a temperatura não aumenta mais. O calor
acrescentado é utilizado para a transformação
de água em vapor.
A entalpia que provoca a passagem do
estado líquido ao estado gasoso sem alteração
de temperatura designa-se "entalpia de
evaporação". A entalpia de evaporação é a
diferença entre a entalpia de água saturada e
o vapor seco saturado.
Entalpia do vapor saturado
A entalpia do vapor gerada na nossa caldeira
é composta de duas entalpias diferentes. A
soma das duas entalpias é chamada "entalpia
do vapor saturado".
Para cada kg de vapor a 100°C e à pressão
atmosférica, a entalpia de água saturada é de
419 kJ, a entalpia de evaporação é de 2 257 kJ e
a do vapor saturado é de 2 676 kJ. Estes valores
são extraídos dos quadros de vapor.
Volume de vapor
Se 1 kg de água (ou seja 1 litro) transformase totalmente em vapor, o resultado obtido será
exactamente de 1 kg de vapor. No entanto, o
volume por uma dada massa depende da sua
pressão. A uma pressão atmosférica, 1 kg de
vapor ocupa cerda de 1,673 m3. A uma pressão
de 10 bar abs., este kg de vapor ocupará apenas
0,1943 m3. O volume de 1 kg de vapor de uma
dada pressão designa-se o "volume específico"
(símbolo Vg).
Quanto mais a pressão aumenta, mais o volume ocupado por uma massa unitária de vapor
diminui. É o que representa a Fig. 2.
Enquanto contiver a água, a temperatura do
vapor saturado corresponde ao número indicado
para esta pressão no quadro de vapor. Contudo,
se a troca de calor continua após toda a água se
ter evaporado, a temperatura do vapor aumenta.
Qualifica-se então o vapor de "sobreaquecido" e
a temperatura deste "vapor sobreaquecido" será
necessariamente superior ao do vapor saturado
correspondente.
O vapor saturado condensa-se muito facilmente sobre qualquer superfície que tem uma
temperatura inferior à sua. Diminui assim a sua
entalpia, que, como acabámos de ver, constitui
a maior parte da sua energia.
Por outro lado, é provocando uma baixa de
temperatura que o vapor sobreaquecido perde
uma parte da sua entalpia. Nenhuma condensação é produzida enquanto a temperatura de
saturação não for atingida. O ritmo ao qual a
energia será veiculada a partir do vapor sobreaquecido é frequentemente inferior ao que é obtido
com vapor saturado, mesmo se a temperatura
do vapor sobreaquecido for superior.
20
15
10
5
0
0
Todos os folhetos disponíveis em: www.ascojoucomatic.com
V055-2
Vapor sobreaquecido
1
Volume específico - m3/kg
2
fig. 2
00099PT-2005/R01
O calor é uma forma de energia, está compreendida na entalpia dos fluidos. A troca de
calor é o fluxo de entalpia que se produz entre
dois corpos com temperaturas diferentes quando
estes são postos em contacto.
Pressão absoluta (bar)
Calor e troca de calor
Os quadros de vapor indicam as propriedades
que se chamam correntemente "o vapor seco
saturado". Trata-se de vapor que se evaporou
completamente, de forma a eliminar as gotinhas
de água líquida.
Na prática, o vapor contém frequentemente
minúsculas gotinhas de água, o que não permite
qualificar o vapor seco saturado. No entanto, é
frequentemente primordial que o vapor utilizado
nos procedimentos industriais ou para o aquecimento seja o mais seco possível.
A qualidade do vapor é caracterizado pela
sua "parte de secura". Trata-se da proporção
de vapor completamente seco que se encontra
no vapor em questão.
O vapor torna-se "húmido" quando contém
gotas de água em suspensão. Estas gotas
não têm uma entalpia específica de entalpia
específica de evaporação, têm certa massa mas
acupam um espaço negligenciável. É por isso
que o vapor húmido ocupa um volume inferior
ao do vapor seco saturado.
O vapor é um gás transparente mas as gotas
de água dão-lhe um aspecto branco e nebuloso
porque refletem a luz (são por conseguinte as
gotas de água em suspensão que tornam visível
o vapor húmido).
Aplicações água quente e vapor - INFORMAÇÕES TÉCNICAS
PRODUÇÃO DE VAPOR
A energia química contida no carvão, gás
ou qualquer outro combustível de caldeira
transforma-se em energia calorífica quando o
combustível é queimado. É a parede da caldeira
que transmite esta energia calorífica à água. A
temperatura da água aumenta quando se lhe
transmite esta energia e, quando o ponto de
saturação é atingido, a água ferve.
A energia calorífica acrescentada, que tem por
efeito aumentar a temperatura da água, designase "entalpia da água saturada" (símbolo hf). Ao
ponto de ebulição, a água é dita "saturada".
Se a troca de calor continua entre a parede
da caldeira e a água, a entalpia suplementar
produzida por esta troca não aumentar a
temperatura da água, mas provoca a sua
evaporação. A água passa então do estado
líquido ao estado gasoso. A entalpia que provoca
esta mudança de estado sem alteração da
temperatura designa-se "entalpia de evaporação"
(símbolo hfg).
Assim o vapor gerado na nossa caldeira
contém duas espécies de entalpias: a entalpia
da água saturada e entalpia de evaporação.
Adicionando-as uma à outra, obtém-se "a entalpia
do vapor saturado" (símbolo hg).
O resultado: hf + hfg = hg
Entalpia
de evaporação
2 015,3 kJ
Entalpia
de vapor
saturado
2 676,0 kJ
Entalpia
de vapor
saturado
2 778,1 kJ
Entalpia
de água
saturada
419,9 kJ
Entalpia
da água
saturada
762,8 kJ
Fig. 3
T2
E
200
T1
B
A
Fig. 4
Parte de secura
G
Pressões constantes
D
F
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
C
Zona
sobreaquecida
100
Vapor saturado
Entalpia/°C
Entalpia específica
de água saturada
Entalpia específica
de evaporação
00099PT-2005/R01
A Fig. 3 mostra a entalpia do vapor saturado
na pressão atmosférica. Comparemos com
a Fig. 4 que mostra a entalpia modificada do
vapor saturado a uma pressão mais elevada
(10 bars abs.).
Na Figura 4, a entalpia de cada kg de vapor
saturado aumentou ligeiramente (aumento de
102,1 kJ). Em contrapartida a entalpia da água
saturada aumentou claramente (de 343,8 kJ)
enquanto que a entalpia de evaporação a diminuiu (de 247,7 kJ).
Deduz-se que:
l) Quando a pressão do vapor aumenta:
- a entalpia do vapor saturado
aumenta ligeiramente
- a entalpia da água saturada aumenta
- a entalpia de evaporação diminui
ll) Quando a pressão do vapor diminui:
- a entalpia do vapor saturado diminui
ligeiramente
- a entalpia da água saturada diminui
- a entalpia da evaporação aumenta
Assim quanto mais a pressão diminui, mais a
entalpia de evaporação aumenta.
O gráfico simplificado de Mollier (Figura 5)
representa a passagem da água ao vapor e os
efeitos do aumento da entalpia em cada uma
destas fases. O eixo vertical indica a temperatura.
O eixo horizontal corresponde à entalpia dividido
pela temperatura à qual a entalpia é acrescentada.
A utilização deste coeficiente um tanto artificial
significa significa que a zona situada sob as linhas
do gráfico representa a entalpia. É por conseguinte
mais simples mostrar estas informações sobre um
diagrama que em quadros de vapor.
No ponto A do gráfico onde a água está a 0°C
a uma entalpia nula. À medida que a entalpia é
aumentada, a temperatura eleva-se ao longo
da curva AB. O ponto B é o ponto de saturação
(de ebulição) T1. Corresponde à pressão no
circuito. Do ponto B ao ponto C, a entalpia
de evaporação é acrescentada à temperatura
constante. Qualquer adição suplementar de
entalpia para além do ponto C aumentará a
temperatura do vapor até T2. É o que se passa
entre C e D. A parte do gráfico que se encontra
à direita da curva passa pelos pontos C e D
representa o vapor sobreaquecido. T2 é a
temperatura do vapor sobreaquecido e T2-T1 é
o valor do sobreaquecimento. Se se aumentar
a pressão da água e do vapor, obtém-se uma
curva do tipo AEFG.
Entalpia
de evaporação
2 257,0 kJ
Gráfico de temperatura e de entalpia/°C
Fig. 5
CONDENSAÇÃO DO VAPOR
Todos os folhetos disponíveis em: www.ascojoucomatic.com
V055-3
Aplicações água quente e vapor - INFORMAÇÕES TÉCNICAS
Logo que o vapor sai da caldeira, entra em
contacto com as superfícies da temperatura
inferior e começa a libertar uma parte da sua
entalpia. No decurso deste processo, uma
parte do vapor condensa-se e retorna ao
estado líquido à mesma temperatura. Tratase do processo exactamente inverso ao da
passagem de água ao estado de vapor, que
tem lugar na cladeira quando é fornecido
calor. A entalpia libertada pelo vapor quando
se condensa corresponde à entalpia de
evaporação.
A Fig. 6 mostra uma cuba aquecida por uma
serpentina. Este é o tipo de equipamento que
se pode encontrar em todas as instalações que
utilizem vapor. A cuba é cheia com o produto
a aquecer e o vapor circula na serpentina. O
vapor transmite assim a sua entalpia de evaporação à parede, que por sua vez transmite
ao produto a aquecer. Água quente forma-se
e circula para o fundo da serpentina quando o
vapor se condensa. Este "condensado", deve
ser de seguida purgado.
Se a velocidade de condensação for superior
à velocidade de purga do condensado, o fundo
da cuba enche-se de água como desmonstrado na Fig. 7. A serpentina é parcialmente
saturada de água. Este fenómeno designa-se
"saturação de água" (waterlogging).
A água formada desta condensação circula
para baixo da tubagem, mas é igualmente
transportada pelo fluxo de vapor. Quando
uma válvula ASCO/JOUCOMATIC instalada
num circuito utilizando o vapor se abre, o
vapor proveniente do sistema de distribuição
penetra nestre circuito, entra de novo em
contacto com as superfícies de temperaturas
inferiores à sua, libertando a sua entalpia de
evaporação, condensando-se.
Um fluxo contínuo de vapor sai pela caldeira.
Para manter a alimentação, é necessário gerar
cada vez mais vapor.
Para tal, alimenta-se o forno de combustível
e acrescenta-se água à caldeira para compensar o que se evapora durante o processo de
geração de vapor.
Fig. 7
CIRCUITO DE VAPOR
Este circuito é percorrido na íntegra (como
mostra a Fig. 8), desde que todos os condensados retornem ao reservatório de alimentação
da caldeira.
O vapor gerado na caldeira deve ser veiculado por um sistema de tubagens para o local
ou para a energia calorífica onde é necessário.
Há primeiro uma ou duas tubagens principais
ou "tubagens de vapor principais" com base na
caldeira e dirigindo o vapor para o site onde
será utilizado. Há de seguida uma tubagem
secundária que veicula o vapor para cada
equipamento específico.
Quando se abre (progressivamente) a válvula da caldeira, o vapor sai imediatamente
na tubagem principal. No início, as tubagens
estão frias. Por conseguinte, o vapor transmite-lhes o calor. O ar que cerca os tubos está
igualmente mais frio que o vapor: à medida
que o circuito reaquece, o calor reparte-se no
ar. Esta perda de calor na atmosfera provoca
mais condensação. Que a quantidade de
entalpia perdida na tubagem principal seja
importante ou não, pode ser devida apenas
à condensação de uma parte do vapor.
Fig. 6
Vapor
Bac
Bac
Cuba de
tratamento
Sistema de
reaquecimento
ambiente
Vapor
Água
regulada
Cuba
Condensados
Vapor
Bomba
de alimentação
Fig. 8
Todos os folhetos disponíveis em: www.ascojoucomatic.com
V055-4
00099PT-2005/R01
Reservatório de alimentação
Aplicações água quente e vapor - INFORMAÇÕES TÉCNICAS
QUADRO CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DO VAPOR
SATURADO (Página 6)
Já demonstrámos que existe uma relação
entre a pressão do vapor e e o ponto de
saturação. Também já salientámos que as
entalpias da água saturada, de evaporação e
do vapor saturado variam e que interagem com
a pressão: havendo variação da pressão, há
igualmente variação dos volumes.
Dado que os valores da entalpia correspondem a um peso de 1 kg, designamo-los «entalpia específica da água» (saturada, calor
sensível), «entalpia específica do vapor»
(saturada, calor total) e "entalpia específica
de evaporação" (calor latente).
Este valores estão indicados no quadro das
características físicas do vapor saturado na
página seguinte.
Para calcular a temperatura do vapor saturado a uma dada pressão absoluta, utiliza-se
a seguinte equação:
T = (Pa
0,26
) x 100 (°C)
Pa = pressão absoluta
CAUDAL DE VAPOR
A natureza do vapor exige que se tomem
determinadas regras em consideração para
se poder avaliar correctamente o tamanho
dos tubos do circuito.
Assim que o vapor sai pelo tubo, produz-se
uma perda de pressão devido aos atritos sobre
as paredes dos tubos. Para reduzir ao mínimo
esta perda e a degradação que ocasiona, é
necessário manter a velocidade do vapor
conforme os seguintes valores:
Tubo de vapor principal
: 20 a 40 m/s
Tubo de vapor secundário
: 15 a 20 m/s
Tubo de vapor utilização
: 10 a 15 m/s
Tubo condensados
: 15 m/s
Para calcular a velocidade do vapor, utiliza-se
a seguinte equação:
V=
Q
(m/s)
A ⋅ 3600
Q = Qm x Vg (m3/h)
V
= Velocidade do vapor (m/s)
Q
= Caudal volúmico (m3/h)
Qm = Caudal mássico do vapor (kg/h)
Vg = Volume mássico do vapor (m3/kg)
A
= Secção tubo (m2)
Um sistema de tubos tendo uma secção de
1 cm2 (seja um diâmetro de 12,7 mm), correspondente a uma pressão de 1 bar relativo,
permitirá transportar 10 kg de vapor por hora
a uma velocidade de cerca 25 m/s.
Para garantir o bom funcionamento das electroválvulas de comando assistido, é importante
conhecer o caudal mássico mínimo de funcionamento da válvula.
O caudal mássico exprime-se em kg/h e calcula-se a partir da seguinte equação:
Qm = Kv x Fgm
A
(kg/h)
Kv = coeficiente de caudal
(m3/h)
(kg/m3)
Fgm = coeficiente do gráfico
Uma electroválvula de comando assistido tem
um coeficiente de caudal de 4,3 (m3/h) e uma
pressão diferencial mínima de funcionamento
de pelo menos 0,35 bar que é utilizada num
sistema de 6 bar relativos.
Para a aplicação evocada acima, obtem-se
o caudal mássico mínimo Qm do seguinte
modo:
Na Fig. 9, seleccionar a pressão de admissão
de 6 bar relativos (ordenadamente); deslocar
horizontalmente para a direita até encontrar a
curva de perda de carga de 0,35 bar; a este
ponto corresponde o valor 35 na escala Fgm
(na abcissa).
Qm = 4,3 x 35 = 150,5 kg/h
Este valor corresponde ao caudal mássico
mínimo que o tubo deverá transportar. Se o
caudal é crítico ou não atingido, recomenda-se
escolher uma válvula que tenha um coeficiente
de caudal Kv inferior.
ZONA DE PRESSÃO 1 A 10 bar
PRESSÃO DE ENTRADA DA VÁLVULA (MANOMÉTRICA)
PERDA DE CARGA ATRAVÉS DA VÁLVULA (bar)
FACTOR GRÁFICO Fgm (m3/h)
0
0,6
1,2
1,8
2,4
3,0
3,6
4,2
4,8
5,4
6,0
6,6
7,2
7,8
8,4
9,6
FACTOR GRÁFICO Fgl (l/min)
fig. 9
Todos os folhetos disponíveis em: www.ascojoucomatic.com
V055-5
00099PT-2005/R01
CURVA DE LIMITE DO CAUDAL NÃO LER ALÉM DESTA CURVA
Quadro características físicas do vapor saturado - INFORMAÇÕES TÉCNICAS
temperatura
de evaporação
(fluido)
(°C)
17,51
45,81
60,06
69,1
75,87
81,33
85,94
89,95
93,5
96,71
99,63
100
102,32
104,81
107,13
109,32
111,37
113,32
115,17
116,93
118,62
120,42
120,23
123,27
126,09
128,73
131,2
133,54
133,69
138,87
143,63
147,92
151,85
151,96
155,47
158,84
160
161,99
164,96
165
167,76
170,42
172,94
175,36
177,67
179,88
179,97
184,06
184,13
187,96
191,6
194,04
198,28
212,37
217,24
219,55
221,78
223,94
224,02
233,84
242,54
250,33
251,8
pressão
relativa
(valor
página
catálogo)
(bar)
0
0,087
0,187
0,287
0,387
0,487
0,587
0,687
0,787
0,887
1
0,987
1,187
1,387
1,587
1,787
1,987
2
2,487
2,987
3,487
3,987
4
4,487
4,987
5
5,487
5,987
6
6,487
6,987
7,487
7,987
8,487
8,987
9
9,987
10
10,987
11,987
12,987
13,987
18,987
21
21,987
22,987
23,987
24
28,987
33,987
38,987
40
pressão
absoluta
volume
mássico
vapor
massa
volúmica
vapor
(bar)
0,02
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
1,013
1,1
1,2
1,3
1,4
1,5
1,6
1,7
1,8
1,9
2,013
2
2,2
2,4
2,6
2,8
3
3,013
3,5
4
4,5
5
5,13
5,5
6
6,013
6,5
7
7,013
7,5
8
8,5
9
9,5
10
10,013
11
11,013
12
13
14
15
20
22,013
23
24
25
25,013
30
35
40
41,013
(m3/kg)
67,006
14,674
7,649
5,229
3,993
3,24
2,732
2,365
2,087
1,869
1,694
1,673
1,549
1,428
1,325
1,236
1,159
1,091
1,031
0,977
0,929
0,881
0,885
0,81
0,746
0,693
0,646
0,606
0,603
0,524
0,462
0,414
0,375
0,374
0,342
0,315
0,31
0,292
0,273
0,272
0,255
0,24
0,227
0,215
0,204
0,194
0,19
0,177
0,177
0,163
0,151
0,141
0,132
0,1
0,091
0,087
0,083
0,080
0,0797
0,067
0,057
0,050
0,048
(kg/m3)
0,015
0,0681
0,1307
0,1912
0,2504
0,3086
0,336
0,4228
0,4791
0,535
0,59
0,5977
0,645
0,7
0,755
0,809
0,863
0,916
0,97
1,023
1,076
1,1350
1,129
1,235
1,34
1,444
1,548
1,651
1,6583
1,908
2,163
2,417
2,669
2,6737
2,92
3,17
3,1746
3,419
3,667
3,6764
3,915
4,162
4,409
4,655
4,901
5,147
5,1546
5,638
5,6497
6,127
6,617
7,106
7,596
10,047
11,032
11,525
12,02
12,515
12,547
15,009
17,536
20,101
20,619
entalpia
específica da
água
(calor sensível, hf)
entalpia
específica do
vapor
(calor total, hg)
(kj/kg) (Kcal/kg) (kj/kg) (Kcal/kg) (kj/kg) (Kcal/kg)
73,45
17,54 2460,19 587,61 2533,64 605,15
191,83
45,82 2392,8
571,61 2584,7
617,46
251,4
60,05 2358,3
563,37 2609,7
623,43
289,23
69,09 2336,1
558,07 2625,3
627,16
317,58
75,86 2319,2
554,03 2636,8
629,9
340,49
81,34 2305,4
550,74 2645,9
632,16
359,86
85,96 2293,6
547,92 2653,5
633,89
376,7
89,99 2283,3
545,46 2660
635,45
391,66
93,56 2274,1
543,26 2665,8
636,83
405,15
96,78 2265,7
541,25 2670,9
638,05
417,51
99,72 2257,92 539,3
2675,43 639,02
419,04 100,1
2257
539,17 2676
639,27
428,84 102,43 2250,76 537,59 2679,61 640,01
439,36 104,94 2244,08 535,99 2683,44 640,93
449,19 107,29 2237,79 534,49 2686,98 641,77
458,42 109,49 2231,86 533,07 2690,28 642,56
467,13 111,57 2226,23 531,73 2693,36 643,3
475,38 113,54 2220,87 530,45 2696,25 643,99
483,22 115,42 2215,75 529,22 2698,97 644,64
490,7
117,2
2210,84 528,05 2701,54 645,25
497,85 118,91 2206,13 526,92 2703,98 645,83
505,6
120,78 2201,1
525,82 2706,7
646,6
504,71 120,55 2201,59 525,84 2706,29 646,39
517,63 123,63 2192,98 523,78 2710,6
647,42
529,64 126,5
2184,91 521,86 2714,55 648,36
540,88 129,19 2177,3
520,04 2718,17 649,22
551,45 131,71 2170,08 518,32 2721,54 650,03
561,44 134,1
2163,22 516,68 2724,66 650,77
562,2
134,3
2163,3
516,79 2725,5
651,09
584,28 139,55 2147,35 512,89 2731,63 652,44
604,68 144,43 2132,95 509,45 2737,63 653,87
623,17 148,84 2119,71 506,29 2742,88 655,13
640,12 152,89 2107,42 503,35 2747,54 656,24
640,7
153,05 2108,1
503,6
2748,8
656,66
655,81 156,64 2095,9
500,6
2751,7
657,23
670,43 160,13 2085,03 498
2755,46 658,13
670,09 160,27 2086
498,32 2756,9
658,6
684,14 163,4
2074,73 495,54 2758,87 658,94
697,07 166,49 2064,92 493,2
2761,98 659,69
697,5
166,62 2066
493,54 2763,5
660,17
709,3
169,41 2055,53 490,96 2764,84 660,37
720,94 172,19 2046,53 488,8
2767,46 661
732,03 174,84 2037,86 486,73 2769,89 661,58
742,64 177,38 2029,49 484,74 2772,13 662,11
752,82 179,81 2021,4
482,8
2774,22 662,61
762,6
182,14 2013,56 480,93 2776,16 663,07
763
182,27 2015,1
481,39 2778,1
663,66
781,11 186,57 1998,55 477,35 2779,66 663,91
781,6
186,71 2000,1
477,8
2781,7
664,52
798,42 190,7
1984,31 473,94 2782,73 664,64
814,68 194,58 1970,73 470,7
2785,42 665,29
830,05 198,26 1957,73 467,6
2787,79 665,85
844,64 201,74 1945,24 464,61 2789,88 666,35
908,56 217,01 1888,65 451,1
2797,21 668,1
930,92 222,35 1868,11 446,19 2799,03 668,54
941,57 224,89 1858,2
443,82 2799,77 668,71
951,9
227,36 1848,49 441,5
2800,39 668,86
961,93 229,75 1838,98 439,23 2800,91 668,99
952,2
229,86 1840,9
439,77 2803,1
669,63
1008,33 240,84 1793,94 428,48 2802,27 669,31
1049,74 250,73 1752,2
418,51 2801,95 669,23
1087,4
259,72 1712,94 409,13 2800,34 668,85
1094,56 261,43 1705,33 407,31 2799,89 668,74
Temperatura de vaporização: Temperatura do vapor saturante ou igualmente da água
a ferver sob a mesma pressão.
Pressão relativa: Pressão situada acima da pressão atmosférica e lida em manómetros comuns
Pressão absoluta: Pressão relativa + 1,013 bar (Pressão atmosférica normal ao nível do mar a 0°C).
Volume mássico do vapor: Volume ocupado em m3 por 1 kg de vapor.
Masse volúmica do vapor: Massa específica do vapor num volume de 1 m3.
Entalpia específica da água: Calor sensível, é a quantidade de calor contido em 1 kg de água a
ferver.
Todos os folhetos disponíveis em: www.ascojoucomatic.com
V055-6
entalpia
específica de
vaporização
(calor latente, hfg)
calor
específico
vapor
viscosidade
dinâmica
vapor
(kj/kg)
1,8644
2,0267
2,0373
2,0476
2,0576
2,0673
2,0768
2,086
2,095
2,1037
2,1124
2,1208
2,1372
2,1531
2,1685
2,1835
2,1981
2,2331
2,2664
2,2983
2,3289
(kg/m.s)
0,00001
0,000012
0,000012
0,000012
0,000013
0,000013
0,000013
0,000013
0,000013
0,000013
0,000013
0,000013
0,000013
0,000013
0,000013
0,000013
0,000013
0,000014
0,000014
0,000014
0,000014
2,3585
2,3873
2,4152
2,4424
2,469
2,4951
2,5206
2,5456
2,5702
2,5944
2,6418
2,6878
2,7327
2,7767
2,8197
3,0248
3,1034
3,1421
3,1805
3,2187
3,4069
3,5932
3,7806
3,8185
0,000014
0,000014
0,000014
0,000015
0,000015
0,000015
0,000015
0,000015
0,000015
0,000015
0,000015
0,000015
0,000015
0,000016
0,000016
0,000016
0,000016
0,000016
0,000017
0,000017
0,000017
0,000017
0,000018
0,000018
Entalpia específica do vapor: É o calor total contido em 1 kg de vapor. É a soma das entalpias dos
diferentes estados, líquido (água) e gasoso (vapor).
Calor latente de vaporização: Calor necessário para transformar 1 kg de água a ferver em vapor
sem alteração de temperatura (energia térmica necessária durante a
alteração do estado líquido ao estado vapor).
Calor específico do vapor : Quantidade de calor necessário para aumentar a temperatura de um
grau Celsius sobre uma unidade de peso de 1 kg de vapor).
Viscosidade dinâmica: A viscosidade de um fluido caracteriza a resistência ao movimento do fluido.
00099PT-2005/R01
A ASCO/JOUCOMATIC reserva o direito de modificar os seus produtos sem pré-aviso.
CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DO VAPOR SATURADO